CN104289702A - 一种模铸钢水液面测控方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模铸钢水液面测控方法及系统，包括：摄取未浇注时钢锭模内的形貌信息图像Ia；根据所述Ia给出标示线H0用于标示钢锭模对应的深度；摄取浇注钢水时钢锭模内的形貌信息图像Ib；根据所述Ib给出检测线H用于检测钢锭模内的钢水液面；根据检测线H在标示线H0之上的位置和/或检测线H在标示线H0之上按工艺要求的上升速度控制钢包滑板开口度从而调节注入钢锭模内的钢水流量。本发明可实现对钢锭模内的钢水液面进行全程检测，以及根据钢水液面来控制钢包滑板开口度从而调节注入钢锭模内的钢水流量，使钢锭模内的钢水液面按模铸浇注工艺所要求的上升速度平稳上升，进而提高了钢锭质量，防止了喷溅、溢钢等事故的发生。
Description
技术领域
本发明属于金属浇注领域，具体涉及一种模铸钢水液面测控方法及系统。
背景技术
在钢水模铸浇注领域，其浇注工艺一般分为开浇、跟流、注流和减流四个阶段，其中，在跟流阶段因钢液温度较高，进入模内的钢液形成涡流循环活跃，必须保持液面平稳上升防止速度过快过慢，否则跟流过快，易使刚形成的激冷层减薄造成热裂；在注流阶段，因钢包内液面下降，模内液面上升、钢锭面积增大，必须逐步平稳增流，达到平稳上升，使锭身激冷层厚度均匀，组织应力均匀，否则会形成翻皮、重接或激冷层不均匀产生内裂；在减流阶段，钢液上升到距帽口例如50-80mm处后必须平稳减流，防止钢液在帽口角部发生裹渣而喷溅，流速从原来增流的流速基础上下降1/3（例如从30kg/s或2mm/s左右下降到20kg/s或1.3mm/s），再以此速度保持模内液面平稳上升，使钢水稳步进入帽口内，但减流不能过猛，直至减流到帽口线2/3高度时以细流补注（例如4kg/s或0.3mm/s），而过细的散流不但起不到补流作用，还会造成钢液二次氧化几率的加大，带来大量氧化夹杂物。
在浇注过程中，上述阶段的划分往往需要通过模具内液面所处的位置来确定；另一方面，上述浇注工艺中对浇注速度的准确控制，也需要液位信息的反馈，这就需要对上述液位进行准确地检测。
目前模铸浇注普遍由人工操作，而人工操作根本无法达到上述模铸浇注的工艺要求，从而导致浇注出来的钢锭质量差，甚至导致喷溅、溢钢等事故的发生。
因此，急需提供一种模铸钢水液面测控系统来解决人工操作带来的诸多问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种模铸钢水液面测控方法及系统，以解决人工操作带来的诸多问题。
为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种模铸钢水液面测控方法，包括如下步骤：
S01，利用摄像器摄取未浇注时钢锭模内的形貌信息图像Ia；
S02，信号处理机根据形貌信息图像Ia给出标示线H0用于标示钢锭模对应的深度；
S03，利用摄像器摄取浇注钢水时钢锭模内的形貌信息图像Ib；
S04，信号处理机根据形貌信息图像Ib给出检测线H用于检测钢锭模内的钢水液面；
S05，信号处理机根据检测线H在标示线H0之上的位置和/或检测线H在标示线H0之上按工艺要求的上升速度控制钢包滑板开口度从而调节注入钢锭模内的钢水流量。
进一步地，信号处理机根据钢水液面的高度自动调节摄像器的光圈和/或曝光时间使钢水液面的灰度值在预定的范围内。
进一步地，形貌信息图像Ia包括带有刻度标示钢锭模深度的参照物。
进一步地，形貌信息图像Ib包括钢锭模内壁与钢水表面交界线的位置以及和/或交界线上升的速度。
进一步地，在步骤S05中，信号处理机还结合钢包重量信号和钢包浇注时间信号作为控制钢包注入钢锭模内钢水流量的参考信号。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种模铸钢水液面测控系统，包括：钢包、钢锭模、摄像器和信号处理机，其中钢水从钢包进入钢锭模，摄像器摄取未浇注和浇注时钢锭模内的形貌信息图像Ia和形貌信息图像Ib，信号处理机根据形貌信息图像Ia和形貌信息图像Ib分别给出用于标示钢锭模对应深度的标示线H0和用于检测钢锭模内钢水液面的检测线H，以及信号处理机根据检测线H在标示线H0之上的位置和/或检测线H在标示线H0之上按工艺要求的上升速度控制钢包滑板的开口度从而调节注入钢锭模内的钢水流量。
进一步地，摄像器的光圈和/或曝光时间在线可调。
进一步地，形貌信息图像Ia包括带有刻度标示钢锭模深度的参照物。
进一步地，形貌信息图像Ib包括钢锭模内壁与钢水表面交界线的位置以及和/或交界线上升的速度。
本发明可实现对钢锭模内的钢水液面进行全程检测，以及根据钢水液面来控制钢包滑板开口度从而调节注入钢锭模内的钢水流量，使钢锭模内的钢水液面按模铸浇注工艺所要求的上升速度平稳上升，进而提高了钢锭质量，防止了喷溅、溢钢等事故的发生。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的模铸钢水液面测控方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的模铸钢水液面检测效果示意图；以及
图3是根据本发明实施例的模铸钢水液面测控系统示意图。
具体实施方式
下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式。
如图1-2所示，根据本发明实施例的模铸钢水液面测控方法包括以下步骤：
S01，利用摄像器摄取未浇注时钢锭模2内的形貌信息图像Ia；
S02，信号处理机根据形貌信息图像Ia给出标示线H0用于标示钢锭模对应的深度；
S03，利用摄像器摄取浇注钢水1时钢锭模2内的形貌信息图像Ib；
S04，信号处理机根据形貌信息图像Ib给出检测线H用于检测钢锭模内的钢水1液面；
S05，信号处理机根据检测线H在标示线H0之上的位置和/或检测线H在标示线H0之上按工艺要求的上升速度控制钢包滑板开口度从而调节注入钢锭模2内的钢水1流量。
优选地，信号处理机根据钢水液面的高度自动调节摄像器的光圈和/或曝光时间使钢水液面的灰度值在预定的范围内。例如，钢水液面靠近钢锭模底部时的亮度比钢水液面靠近钢锭模顶部时要亮，为使摄像器摄取的形貌信息图像Ib的灰度值在预定的范围内，须调节摄像器的光圈、曝光时间等参数，如在钢水液面靠近钢锭模底部时，调节摄像器的光圈、曝光时间等参数使获得的形貌信息图像Ib的灰度值增加，而在钢水液面靠近钢锭模顶部时，调节摄像器的光圈、曝光时间等参数使获得的形貌信息图像Ib的灰度值减小。通过这种动态调节使获得的形貌信息图像Ib的灰度值维持在预定的范围内而不随钢水液面在钢锭模内位置的不同而变化。
在步骤S01中，形貌信息图像Ia包括带有刻度标示钢锭模深度的参照物。通过钢锭模和参照物的映射关系可获得与参照物体一一对应的标示钢锭模的深度值，然后将该深度值用线条和数值标示出来可获得用于标示钢锭模对应深度的标示线H0。为获得较高精度的标示线H0进而提高钢锭模内钢水液面的检测精度，参照物尽可能紧挨钢锭模内壁且参照物上的刻度越密集越好。可选地，上述参照物可以是标尺、卷尺等。
在步骤S03中，形貌信息图像Ib包括钢锭模内壁与钢水表面交界线的位置以及和/或所述交界线上升的速度。
在步骤S04中，由于摄取的钢水液面与钢锭内壁的灰度值相差较大，通过图像处理很容易获得用于表示钢锭模内壁与钢水液面交界线的检测线H，该检测线H可同步跟随钢水液面从钢锭模的底部到从钢锭模的顶部。信号处理机根据检测线H和标示线H0的映射关系可获得实时的钢水液面在钢锭模内的深度值。
在步骤S05中，信号处理机还结合钢包重量信号和钢包浇注时间信号作为控制钢包注入钢锭模内钢水流量的参考信号，进而更为精确地调节进入钢锭模内的钢水流量。
如图3所示，本发明还提供了一种模铸钢水液面测控系统，包括钢包7、钢锭模2、摄像器5和信号处理机6。钢包7中的钢水1从钢包7底部经可控制钢水流量的滑板机构8注入中柱管3，钢水1再经联通中柱管3和多个钢锭模2的汤道9注入钢锭模2内，待钢水在钢锭模2内依次经过A（开浇）、B（跟流）、C（注流）和D（减流）四个阶段后，注满钢锭模2停止浇注。摄像器5通过信号电缆与信号处理机6连接，摄像器5对钢锭模内壁的一侧进行摄像，摄取未浇注和浇注时钢锭模内的形貌信息图像Ia和形貌信息图像Ib，信号处理机对摄取到的形貌信息图像Ia和形貌信息图像Ib进行处理，分别给出用于标示钢锭模对应深度的标示线H0和用于检测钢锭模内钢水液面的检测线H，以及信号处理机根据检测线H在标示线H0之上的位置和/或检测线H在标示线H0之上按工艺要求的上升速度控制钢包滑板的开口度从而调节注入钢锭模内的钢水流量。
优选地，为实现对钢水液面在钢锭模2内的全程检测，摄像器5的视野覆盖从钢锭模内壁一侧的底部到顶部的区域。由于钢水液面靠近钢锭模底部时的亮度比钢水液面靠近钢锭模顶部时要亮，为使摄像器摄取的形貌信息图像Ib的灰度值在预定的范围内，摄像器的光圈和/或曝光时间在线可调。
优选地，形貌信息图像Ia包括带有刻度能标示钢锭模深度的参照物，通过钢锭模和参照物的映射关系可获得与参照物体一一对应的标示钢锭模的深度值，然后将该深度值用线条和数值标示出来可获得用于标示钢锭模对应深度的标示线H0。为获得较高精度的标示线H0进而提高钢锭模内钢水液面的检测精度，参照物尽可能紧挨钢锭模内壁且参照物上的刻度越密集越好。可选地，上述参照物可以是标尺、卷尺等。
优选地，形貌信息图像Ib包括钢锭模内壁与钢水表面交界线的位置以及和/或交界线上升的速度。由于摄取的钢水液面与钢锭内壁的灰度值相差较大，通过图像处理很容易获得用于表示钢锭模内壁与钢水液面交界线的检测线H，该检测线H可同步跟随钢水液面从钢锭模的底部到从钢锭模的顶部。信号处理机根据检测线H和标示线H0的映射关系可获得实时的钢水液面在钢锭模内的深度值。
优选地，为更精准地实现钢锭模内的钢水液面按指定工艺要求上升，信号处理机6还通过信号电缆与标示钢包重量的称重传感器4连接，实时获取钢包的重量以及钢包浇注时间作为参考控制钢包滑板开口度，进而更精确地调节进入钢锭模内的钢水流量。
Claims (9)
1.一种模铸钢水液面测控方法，其中所述钢水从钢包进入钢锭模，其特征在于，包括以下步骤：
S01，利用摄像器摄取未浇注时钢锭模内的形貌信息图像Ia；
S02，信号处理机根据所述形貌信息图像Ia给出标示线H0用于标示钢锭模对应的深度；
S03，利用摄像器摄取浇注钢水时钢锭模内的形貌信息图像Ib；
S04，信号处理机根据所述形貌信息图像Ib给出检测线H用于检测钢锭模内的钢水液面；
S05，信号处理机根据所述检测线H在标示线H0之上的位置和/或所述检测线H在标示线H0之上按工艺要求的上升速度控制钢包滑板开口度从而调节注入钢锭模内的钢水流量。
2.根据权利要求1所述的模铸钢水液面测控方法，其特征在于，信号处理机根据所述钢水液面的高度自动调节摄像器的光圈和/或曝光时间使所述钢水液面的灰度值在预定的范围内。
3.根据权利要求1所述的模铸钢水液面测控方法，其特征在于，在所述步骤S01中，形貌信息图像Ia包括带有刻度标示钢锭模深度的参照物。
4.根据权利要求1所述的模铸钢水液面测控方法，其特征在于，在所述步骤S03中，形貌信息图像Ib包括钢锭模内壁与钢水表面交界线的位置以及和/或所述交界线上升的速度。
5.根据权利要求1所述的模铸钢水液面测控方法，其特征在于，在所述步骤S05中，所述信号处理机还结合钢包重量信号和钢包浇注时间信号作为控制钢包注入钢锭模内钢水流量的参考信号。
6.一种模铸钢水液面测控系统，包括：钢包、钢锭模、摄像器和信号处理机，其中所述钢水从钢包进入钢锭模，其特征在于，摄像器摄取未浇注和浇注时钢锭模内的形貌信息图像Ia和形貌信息图像Ib，信号处理机根据所述形貌信息图像Ia和形貌信息图像Ib分别给出用于标示钢锭模对应深度的标示线H0和用于检测钢锭模内钢水液面的检测线H，以及信号处理机根据检测线H在标示线H0之上的位置和/或所述检测线H在标示线H0之上按工艺要求的上升速度控制钢包滑板的开口度从而调节注入钢锭模内的钢水流量。
7.根据权利要求6所述的模铸钢水液面测控系统，其特征在于，所述摄像器的光圈和/或曝光时间在线可调。
8.根据权利要求6所述的模铸钢水液面测控系统，其特征在于，所述形貌信息图像Ia包括带有刻度标示钢锭模深度的参照物。
9.根据权利要求6所述的模铸钢水液面测控系统，其特征在于，所述形貌信息图像Ib包括钢锭模内壁与钢水表面交界线的位置以及和/或所述交界线上升的速度。
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|---|---|---|---|---|
| CN111069578A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-28 | 马鞍山市星新机械材料有限公司 | 一种调节钢包浇注速度的方法 |
| CN112387944A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-02-23 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | 一种解决钢锭表面流钢的方法 |
| US20230286037A1 (en) * | 2020-07-23 | 2023-09-14 | Novelis Inc. | System and method for monitoring metal level during casting |
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2013
- 2013-07-15 CN CN201310294629.7A patent/CN104289702A/zh active Pending
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